Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein
auf elektrische Federkontaktklemmen und
Verbindereinheiten und insbesondere auf eine verbesserte
elektrische Federkontaktverbindereinheit mit einer
Buchse zur Aufnahme eines Kontaktverbindungsglieds.
2. Kurze Beschreibung des Standes der Technik
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In der Vergangenheit sind verschiedenartige
elektrische Federkontaktverbindereinheiten zur
Herstellung eines elektrischen Kontakts zwischen
elektrischen Federkontaktklemmen und anderen
Kontaktgliedern, wie Anschlußstiften,
Leiterplattenrandkontaktteilen u. a. geschaffen worden. Derartige
bekannte Federkontaktanschlüsse besitzen
typischerweise einen Federbereich in einer Konfiguration
für ein Verbiegen bei Verbindung mit den anderen
Kontaktgliedern, derart, daß verhältnismäßig hohe
Biegekräfte erforderlich sind, um die notwendigen
Kontaktkräfte für eine zuverlässige elektrische
Verbindung bereitzustellen. Einige der hieraus
resultierenden Nachteile bestehen darin, daß
unerwünscht hohe Einsteckkräfte erforderlich sind, um
die erforderlichen Biegekräfte zu überwinden, und
daß die Einsteckkräfte verhältnismäßig groß im
Vergleich zu der Abziehkraft sind. Ein anderer Nachteil
besteht darin, daß ein unerwünscht hoher Raumanteil
typischerweise für die verschiedenen
Federkonfigurationen erforderlich ist. Als eine Folge dieser
Nachteile kann eine erwünscht kleine Mitte-zu-Mitte-
Anschlußbeabstandung nicht erreicht werden.
Hauptinhalt der Erfindung
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Elektrische Verbinder mit
Verbindungskontaktstrukturen, die auf der Entwicklung eines Drehmoments
beruhen, um normale Kontaktkräfte zwischen den
Kontakten bei der Verbindung herzustellen, sind
aus US-A-4 105 277 bekannt. Die in diesem Patent
beschriebenen Kontaktstrukturen beinhalten einen
drehverbiegbaren Kontaktsteckteil und eine
rohrförmige Kontaktaufnahme mit einer winkelmäßig
versetzten Verengung, die einen elliptischen
Halsabschnitt bildet. Wenn der Steckanschluß in die
Aufnahme eingesetzt wird, wird der vordere Bereich
des Steckanschlusses gedreht, so daß er durch die
Verengung hindurchgehen kann, welches Verdrehen
ein Drehmoment in den Basisstützbereichen des
Steckanschlusses erzeugt. Die beschriebene
Kontaktstruktur entwickelt nur zwei Punkte elektrischen
Kontakts zwischen dem Steck- und dem
Aufnahmeanschluß. Die Kontaktstruktur stellt auch nicht die
gewünscht niedrigen Einsteckkräfte bereit, da die
Rampenflächen an dem Verengungsabschnitt im
Aufnahmeteil sehr kurz sind, so daß noch ein
verhältnismäßig hoher Betrag von Einsteckkraft
bereitgestellt werden muß, um das vordere Ende des
Steckanschlusses so zu verdrehen, daß es in die Verengung
hinein- und durch diese hindurchgeht.
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FR-A-2 322 465 beschreibt eine Verbindereinheit,
bei der verdrehbare Steckkontakte in eine unverdrehte
Aufnahme eingesetzt werden.
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Unter den wichtigen Aufgaben der vorliegenden
Erfindung zur Schaffung einer verbesserten elektrischen
Verbindereinheit ist die Schaffung einer solchen
Einheit vorgesehen, bei der wirksame Kontaktkräfte
ohne unmäßig große Einsteckkräfte erhältlich sind,
ferner die Schaffung einer solchen Einheit, bei
der ein niedriges Verhältnis von Einsteckkraft zu
Abziehkraft erreicht ist, und die Schaffung einer
solchen Einheit, die Nachteile durch kleinere
Raumanforderungen als bei den für diesen Zweck in der
Vergangenheit verwendeten Einheiten überwindet.
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Kurz gesagt, ist in Übereinstimmung mit der obigen
und weiteren Aufgaben und Vorteilen der Erfindung
eine elektrische Kontakteinheit mit einer Aufnahme
22, 72 zur Aufnahme eines Verbindungskontaktglieds
24, 74 vorgesehen, wobei das Verbindungskontaktglied
24, 74 ein axial langgestrecktes Glied aus einem
elastisch verbiegbaren elektrisch leitenden Material
ist, das in einem unverbundenen Zustand in
Längsrichtung im allgemeinen in einer einzigen Ebene
mit einer Mehrzahl paralleler Stäbe 34, 84 verläuft,
und die Aufnahme 22, 72 aus einem elektrisch
leitenden Material gebildet ist und einen
langgestreckten Rohrkörper besitzt, dessen innere
Oberflächen mit dem Verbindungskontaktglied gleitbar
in Eingriff bringbar sind, dadurch gekennzeichnet,
daß die Aufnahme ein vorderes Verbindungsende 28,
78, ein gegenüberliegendes hinteres Ende 30, 80
und eine in Längsrichtung verlaufende, auf ihrer
Länge zwischen den Enden verteilte
Rotationsschrägstellung aufweist, derart, daß die inneren
Oberflächen der Aufnahme einen im allgemeinen
schraubenlinienförmigen Innenraum für eine gleitbare Aufnahme
und ein allmähliches Verbiegen des
Verbindungskontaktglieds bilden, wodurch normale Kontaktkräfte
durch Einsetzen des Verbindungskontaktglieds in
die Aufnahme entwickelt werden, die ein allmähliches
elastisches Verbiegen des Verbindungskontaktglieds
aus einer ebenen unverbundenen Gestalt in eine
nicht-ebene Verbindungsgestalt herbeiführen, wobei
es die im allgemeinen schraubenlinienförmige Gestalt
des Innenraums der Aufnahme annimmt.
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Einige Wege der Ausführung der vorliegenden Erfindung
werden nun im einzelnen als Beispiel unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen beschrieben, die spezielle
Ausführungsformen zeigen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen.
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Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht
einer gemäß der vorliegenden
Erfindung aufgebauten
Verbindereinheit,
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Fig. 2 ist eine Stirnansicht einer Aufnahme
der Verbindereinheit nach Mol-%1,
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Fig. 3 ist eine alternative Ausführungsform
eines Steckverbindungskontaktglieds
zur Verwendung mit der
Verbindereinheit nach Fig. 1,
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Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht
einer alternativen Ausführungsform
der gemäß der vorliegenden Erfindung
aufgebauten Verbindereinheit,
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Fig. 5 ist eine Stirnansicht einer Aufnahme
der Verbindereinheit nach Mol-%1 und
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Fig. 6 ist ein Schnitt nach der Linie
6-6 der Fig. 5.
Ausführliche Beschreibung der speziellen
Ausführungsformen.
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Es sei nun auf die Fig. 1 und 2 Bezug genommen,
wonach die elektrische Verbindereinheit, die
allgemein durch die Bezugszahl 20 bezeichnet ist, eine
Aufnahme 22 und ein Verbindungskontaktglied 24
aufweist. Die Aufnahme 22 umfaßt einen langgestreckten
Rohrkörper 26 von elliptischer Grundform aus
elektrisch leitendem Material mit einem vorderen Ende
28 zur Aufnahme des Verbindungskontakts 24 und einem
gegenüberliegenden hinteren Ende 30 zur elektrischen
Verbindung mit einem anderen Kontaktglied (nicht
dargestellt).
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Die Aufnahme 22 besitzt ein in Längsrichtung
verlaufendes Verwindungsprofil oder eine
Rotationsschrägstellung, die auf ihrer Länge zwischen den
einanderen gegenüberliegenden Enden 28 und 30
verteilt ist. Die Summierung der verteilten
Rotationsschrägstellung bildet einen in Fig. 2 als D gezeigten
Gesamtabweichungswinkel vom einer Eingangsachse
E-E an vorderen Ende 28 zu einer Vollverbindungsachse
F-F am gegenüberliegenden Ende 30 für das
Verbindungskontaktglied 24. Die Aufnahme 22 kann von
einem geraden leitenden Rohrstück gebildet sein,
das auf die gewünschte Länge für den Rohrkörper
26 geschnitten, dann am hinteren Ende 30 fest
abgestützt und an vorderen Ende 28, wie durch einen
Pfeil 32 angezeigt, verwunden oder verdreht wird,
um den Rohrkörper 26 drehend zu verformen, so daß
die in Längsrichtung verlaufende
Rotationsschrägstellung bzw. das Verwindungsprofil für die Aufnahme
22 gebildet wird.
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Das Verbindungskontaktglied 24 weist ein Paar
paralleler, in axialer Richtung langgestreckter
nebeneinanderliegender Stäbe 34 mit kugelförmigen
oder gerundeten freien Enden 36 auf, die eine solche
Gestalt haben, daß sie im Rohrkörper 26 glatt
aufgenommen werden, ohne daß die inneren Wandflächen
der Aufnahme 22 verkratzt oder beschädigt werden.
Die gegenüberliegenden Enden 38 der parallelen Stäbe
sind an einer oberen Schrägfläche 40 eines
Trägerteils 42 wie etwa durch Schweißen befestigt. Die
langgestreckten parallelen Stäbe sind aus flexiblem
leitendem Material, wie etwa Kupferdraht mit rundem
Querschnitt, geformt.
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Wenn das Verbindungskontaktglied 24 in die Aufnahme
22 eingesetzt wird, bewirkt das vorgeformte
langgestreckte Rotationsschrägprofil der Aufnahme 22,
daß die Verbiegung der federnden Stäbe 34 progressiv
stattfindet. Im Ergebnis können niedrige
Einsteckkräfte ohne unmäßige Verringerung der normalen
Kontaktkräfte erreicht werden. Auch wird ein
gewünschter Schleifkontakt erreicht. Ein Linienkontakt
wird entlang dem in Längsrichtung verlaufenden
Rotationsschrägprofil erreicht, um einen guten
mechanischen und elektrischen Kontakt zu schaffen.
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Die Anordnung ist so, daß die federnden Stäbe 34
elastisch unter ihrer Elastizitätsgrenze verformt
werden, so daß, wenn das Kontaktglied aus der
Aufnahme 22 entfernt oder abgekoppelt wird, die Stäbe
sich umgekehrt elastisch verbiegen, um wieder ihr
ursprüngliches paralleles in Längsrichtung
verlaufendes Profil anzunehmen. Hierdurch wird ein
niedriges Verhältnis von Einsteck- zu Abziehkraft
durch die Kontakteinheit 20 geschaffen.
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Es sei nun auf Fig. 3 verwiesen, in der eine
alternative Ausführungsform eines
Verbindungskontaktgliedes 44 gezeigt ist, das mit der Aufnahme 22
nach Fig. 1 anstelle des Kontaktgliedes 24 verwendet
werden kann. Das Kontaktglied 44 weist ein einzelnes
einstückiges Teil 46 auf, das ein Paar
langgestreckter, im allgemeinen paralleler Stäbe 48
mit einem gebogenen, gerundeten freien Ende 50 bildet.
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Die einander gegenüberliegenden Enden 52 der
federnden parallelen Stäbe 48 sind an einem
Trägerglied 54 befestigt. Das Trägerglied 54 ist von einem
Rohrkörper 56 mit einem vorderen offenen Ende 58
zur Aufnahme der Stabenden 52 und einem
gegenüberliegenden hinteren Ende 60 für einen Eingriff mit
einem anderen Kontaktglied (nicht gezeigt) gebildet.
Die Stabenden 52 können am Rohrkörper 56 durch
Schweißen oder Kröpfung befestigt sein. Das hintere
Ende 60 kann durch Zusammendrücken des Rohrkörpers
56 auf allen Seiten zur Schaffung des abgeflachten
hinteren Endes, wie gezeigt, gebildet sein.
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Gemäß dieser Ausführungsform wird das
Verbindungskontaktglied 44, wenn es in die Aufnahme 22
eingesetzt wird, allmählich elastisch aus einem im
allgemeinen ebenen unverbundenen Zustand zu einer
nicht-ebenen, im allgemeinen schraubenlinienförmigen
Verbindungsgestalt verbogen, wobei der
Verbindungskontakt 44 die schraubenlinienförmige Gestalt
annimmt, die vom Inneren der Aufnahme 22 gebildet
ist. Bei diesem Prozeß bewirkt die
Verbindungsverformung, daß sich vier unabhängige Punkte
elektrischen Kontakts zwischen dem Steck- und dem
Aufnahmekontaktteil bilden, die auf einander
gegenüberliegenden Seiten eines Steckanschlusses 44 angrenzend
an das freie Ende 50 und angrenzend an das offene
Ende 58 des Stützgliedes 54 wirken. Eine vorteilhafte
Schleifaktion tritt zwischen den Kontaktpunkten
auf gegenüberliegenden Seiten der parallelen Stäbe
48 angrenzend an das freie Ende 50 und den
Innenflächen der Aufnahme 22 auf. Insbesondere werden
beim Einsetzen des Verbindungskontakts 44 in die
Aufnahme 22 Überbleibsel, Staub und andere
Verunreinigungen auf der Oberfläche der Stäbe 48 vom
vorderen Ende zum mittleren Bereich der Stäbe hin
gepflügt. Die an den Stäben 48 angrenzend an das
freie Ende 50 angeordneten Kontantpunkte werden
beim Einsetzen saubergewischt, so daß ein
zuverlässiger elektrischer Kontakt mit den rückwärtigen
inneren Oberflächen der Aufnahme 22 gebildet wird.
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Obgleich der Kontakt 44 eine gebogene Drahtschleife
zur Bildung der parallelen Stäbe 48 umfassend
dargestellt ist, können andere gleichwertige Strukturen
verwendet werden. Insbesondere kann der
Verbindungskontakt 44 ein gestanztes rechteckiges Blatt aus
einem leitfähigen elastischen Blechvorrat mit einer
langgestreckten mittleren Schitzöffnung zur Bildung
der parallelen Stäbe 48 umfassen. In jedem Fall
wird der Steckkontakt 44 nach der vorliegenden
Ausführungsform allmählich elastisch während der
Verbindung verbogen, um die nicht-ebene
schraubenlinienförmige Gestalt des Innenraums der
Verwindungsrohraufnahme 22 anzunehmen.
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Die Verbindereinheit 70, die in den Fig. 4 bis 6
gezeigt ist, weist eine Aufnahme 72 und ein
Verbindungskontaktglied 74 auf.
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Die Aufnahme 72 weist einen langgestreckten
Rohrkörper 67 von rechteckiger Grundform aus elektrisch
leitendem Material auf, der ein vorderes Ende 78
zur Aufnahme des Verbindungskontakts 74 und ein
gegenüberliegendes zylindrisches hinteres Ende 80
für eine elektrische Verbindung mit einem anderen
Kontaktglied (nicht gezeigt) besitzt. Wie bei den
vorher beschriebenen Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung besitzt die Aufnahme 72 ein
in Längsrichtung verlaufendes Verwindungsprofil,
das sich auf ihrer Länge zwischen dem vorderen Ende
78 und einem gegenüberliegenden Ende 82 des
Rohrkörpers 76 verteilt. Wie in Fig. 5 dargestellt,
bildet die Summierung der verteilten
Rotationsschrägstellung
einen in Fig. 5 als G gezeigten
Gesamtablenkungswinkel von der Eingangsachse H-H am
vorderen Ende 28 bis zu einer Vollverbindungsachse
I-I am gegenüberliegenden Ende 82 für das
Verbindungskontaktglied 74. Die längsverlaufende
Rotationsschrägstellung für die Aufnahme 72 kann
dadurch gebildet werden, daß der hintere
Verbindungsendbereich 80 fest abgestützt und das vordere
Ende 78, wie durch einen Pfeil 83 angedeutet,
verdreht wird, um einen ursprünglich geraden Rohrkörper
76 auf drehende Weise zu verformen.
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Wie in Fig. 6 gezeigt ist, umfaßt das vordere Ende
78 eine schräge oder kegelige Einführung 78A, um
zu gewährleisten, daß das Verbindungskontaktglied
74 genau in den Aufnahmekörper 76 geführt wird.
Die zuvor beschriebenen Ausführungsformen umfassen
vorteilhaft in gleicher Weise eine derartige kegelige
Einführung am vorderen Ende 28 der Aufnahme 22.
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Das Verbindungskontaktglied 74 umfaßt eine Mehrzahl
von vier parallelen, in axialer Richtung
langgestreckten Stäben 84 in einer Konfiguration für eine
Verbindung mit dem rechteckigen Rohrkörper 76. Jeder
der langgestreckten Stäbe 84 besitzt in kugeliges
oder abgerundetes freies Ende 86 und ein
gegenüberliegendes Ende 88 (gestrichelt gezeigt), das in
einem vorderen offenen Ende 80 des Trägergliedes
82 festgelegt ist. Ein ähnlicher Rohrkörper, wie
er für die Aufnahme 72 (mit Ausnahme der
Rotationsschrägstellung) verwendet wird, kann für das
Stützglied 82 verwendet werden. Die Stabenden 88 können
im Stützglied 82 durch Schweißen oder Bördeln
befestigt werden. Das Trägerglied 82 weist ein
vergrößertes zylindrisches hinteres Ende 84 für einen
Verbindungseingriff mit einem anderen Kontaktglied
(nicht gezeigt) auf.